几何光学(复习).

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,综述,争论光的传播和光与物质的相互作用,光的属性波粒二象性,只争论光的传播,波长与障碍物尺寸比较波面线度 L 与波长比较,几何光学和波动光学,几何光学,复习,适用范围：波面线度,L,远较波长为大时才适用。,L,第一局部 根底学问1、几何光学的根本试验定律2、费马原理：光沿着所需时间为极值的路径传播；或：实际光路总是一个极值。,光程等于光在介质中走过距离 s 的一样时间内，在真空中所走的距离。,光程：,=,ns,3、抱负成像的几个概念,光学系统能抱负完善成像的条件：光学系统要保持光束的单心性同心性。,光束分类与物像的关系,.单心光束和像散光束,.入射光束和出射光束,会聚光束和发散光束,完善成像问题。,区分物与像。,区分物和像的实与虚。,物与像的关系：,共轭关系物点和像点是一一对应的，物像互逆。,留意：虚物也可以成实像。,其次局部 四种光学成像的根本元件,光在平面上的反射,光在平面上的折射,光在球面上的反射,光在,球面,上的,折射,除平面反射外，要完善成像必需在近轴条件下。,下面分别争论,一、光在平面上的反射,1、保持,光束的单心性,2、成像规律,二、光在平面上的折射,1、成像规律,折射,破坏光束的单心性，像散光束。,当：入射光束越倾斜,像散越显著。反之，,如何？,当：竖直方向看,有清晰的像，,称：,y,为像似深度,对于虚物(即会聚光束的顶点)，上式同样成立。(图中光线逆向),2、全反射 光学纤维,1全反射,当入射角,i,1,i,c,时，就不再有折射光线，而是全部被反射，称之为,全反射,，,i,c,称为,临界角,。,2光学纤维,集光力量数值孔径,i,c,i,对应于临界光线的端面入射角,i,当端面光线入射角大于,i,时,当端面光线入射角小于,i,时,数值孔径 n0sini 的物理意义：数值孔径表示集光力量的一个参量,3、棱镜,偏向角与最小偏向角,色散,全反射棱镜,球面反射与折射问题,符号法则类似于坐标,(1)右正、左负；上正、下负；,(2)倾角：顺时针为正；,(3)图中的量承受“全正图形”，几何量都是正值。,三、近轴光线条件下球面反射的物像公式,依据费马原理,物像间的全部(成像)光线的光程是相等的。,在近轴条件下(取一级近似)：,高斯成像公式,三、近轴光线条件下球面折射的物,像,公式,对于，0，会聚光学系统；,0，发散光学系统；,0，无焦系统。,意义：光焦度是表征球面折射本事大小的物理量。表示该球面的聚光本事。,1、球面折射成,像,公式：,光焦度,2、焦距,焦距之比：,3、高斯公式,普遍意义,对于球面镜状况：上式中 n=-n 代之即可。,五、近轴物点近轴光线成像条件,依据费马原理，完善成像的物像间全部光线必是等光程。,从计算任一光线的光程QAQ动身,在近轴光线和近轴物点的条件下得到光程的一级近似式,要满足(1)，光线必需是近轴的。要满足(2)式物点必需是近轴的。,=0,=0,横向放大率：,六、共轴光具组,1、逐次成,像,法,P,P,1,P,2,P,3,P,共轴光具组的横向放大率,2、薄透镜,光心定义：,主轴上角放大率等于正1的物像共轭重合点为薄透镜的光心。,透镜横向放大率：,对于(单)球面折射成像情况：,对于球面镜：,薄透镜两侧折射率不同,习题：导出薄透镜两侧折射率不同时的横向放大率。,对于共轴光具组,:,各种状况的横向放大率,3、抱负光具组的基点和基面,1、,亥姆霍兹拉格朗日定理,这,启发,我们用一个等效光学系统来代替,对于光具组或光学系统整体的物方焦距、物距以物方主点为参考点，像方焦距、像距以像方主点为参考点，这样成像公式仍为高斯公式,2、基点、基面,定义：主平面是系统中垂轴(横向)放大率为正1的两个共轭垂轴平面。,任意光线：任意光线经系统的屡次偏折，等效于两主平面的偏折。,1主点和主平面,2节点和节平面,通过节点的光线方向不变。,节点就是主轴上角放大率正1=+1的物象共轭点。,假设：光学系统两边介质一样时，两节点分别与两主点重合。,例题：作图确定基点、基面系统在空气中。,整体系统的象方焦距：,整体系统的物方焦距：,以H为参考点,以H”为参考点,(以H”2为参考点),整体系统的象方主点到其次系统的象方主点的距离：,整体系统的物方主点到第一系统的物方主点的距离,(以H,1,为参考点),结论：,4、作图成像法,薄透镜,共轴光具组的等效系统,三条典型光线,焦平面特点,